П 1.1 Измерительные зонды

ПРИЛОЖЕНИЕ К РАЗДЕЛУ 4.

Заключение

Очевидно, что использование совре­менных систем контроля параметров металлических расплавов обеспечивает более высокие показатели производства сталей. Этому способствуют следующие положительные изменения:

- уменьшение средней продолжитель­ности выплавки;

- повышение производительности кон­вертеров и печей;

- сокращение корректирующих операций по химическому составу и температуре;

- сокращение расхода легирующих ма­териалов, раскислителей, ферроспла­вов и энергоносителей;

- улучшение качества и увеличение вы­хода годного металла за счет оптимиза­ции процесса выплавки.

Системы контроля параметров метал­лических расплавов спроектированы как удобный инструмент эффективного ре­шения производственных задач, в том числе и для высококвалифицированного персонала металлургических и литейных предприятий. Несомненно, их примене­ние является необходимым условием ус­пешной сталеплавильной практики.

П.1.Описание работы приборов и систем контроля параметров металлических возможности систем:

1. Определение температуры металлического расплава.

2. Определение в расплавленном металле:

а) активности кислорода;

б) содержания водорода;

в) содержания азота.

3. Определение активности кислорода в шлаках.

4. Определение содержания серы в чугуне.

5. Использование комбинированных систем контроля, существенно оптимизирующих процесс выплавки за счет совмещения нескольких операций, а именно:

а) измерение температуры;

б) измерение активности кислорода;

в) определение содержания углерода;

г) отбор пробы.

6. Отбор проб расплавленного металла (стали, чугуна), шлака.

Термопары и зонды различных типов являются расходной частью системы прямых измерений параметров металлических расплавов.

Термопарыотносятся к классу термоэлектрических преобразователей и являются одноразовыми устройствами, предназначенными для измерения температуры в агрессивной среде. Их действие основано на явлении 3еебека: если спаи двух разнородных металлов, образующие замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

Одноразовые кислородные зонды представляют собой сложное устройство, позволяющее произвести (совместно с вторичным прибором) измерение температуры, а также определить процентное содержания кислорода (окисленности) и количество алюминия, необходимое для введения в расплавленный металл.

Система применяется для контроля состояния жидкой стали и покровных шлаков.

В керамическом наконечнике сменного зонда размещены чувствительные элементы – гальваническая ячейка и термопара.

Работа системы основана на взаимодействии высокотемпературной электрохимич еской ячейки с твердым электролитом. Два гальванически развязанных измерительных входа (температурный и ЭДС) позволяют исключить их взаимодействие и влияние на них остальных цепей.

Таким образом, в гальванической ячейке устанавливается равновесие между стандартным электродом, твердым электролитом и анализируемым расплавом. В результате обработки сигналов с гальванической ячейки и термопары вторичный прибор, по заданному алгоритму, выделяет "площадки" на кривых измерения, отражая температуру металла и ЭДС (мВ).

Типы выпускаемых термопар:

Наименование	Номенклатурный номер	Термопара	Диапазон температур	Трубка длина (мм)	Дополни- тельно	Время замера
Термопара	ТП03	S(Pt 10% Rh/Pt)	400…1760ºС	На заказ	На заказ	3-6 сек
ТП02	R(Pt 13% Rh/Pt)	400…1760ºС	На заказ	На заказ	— ‌‌ ‌|| —
ТП009000		— ‌‌ ‌|| —		— ‌‌ ‌|| —	— ‌‌ ‌|| —
ТП012000		— ‌‌ ‌|| —		— ‌‌ ‌|| —	— ‌‌ ‌|| —
ТП012010	B(Pt 30% Rh/Pt6%Rh)	600…1820ºС		Увеличенная толщина трубки	— ‌‌ ‌|| —
ТП012001К		— ‌‌ ‌|| —		Шлакозащитный колпачек	— ‌‌ ‌|| —
Термопара для непрерывного измерения	СТ 10В1015		600…1820ºС			До 24-х часов
Ст 10В760	B(Pt30% Rh/Pt6%Rh)	— ‌‌ ‌|| —		Графитокорундовый чехол
СТ 10В460		— ‌‌ ‌|| —		— ‌‌ ‌|| —

По данным показателям формируется отчет по процентному содержанию кислорода (окисленности, ррm), а также рекомендация о количестве алюминия, необходимого для введения в металл (кг). В нераскисленном, металле прибор выдает информацию по массовой доле углерода (%).

Производятся сменные зонды (блоки) следующих типов:

Наименование/ Предназначение	Номенклатурный номер	Термопара	Диапазон температур	Трубка длина (мм)	Дополнительно	Время замера
Погружной зонд для измерения температуры и активности кислорода	Сталь	ОХ 011730	B (Pt 30% Rh/Pt 6% Rh)	600…1820 ºС	На заказ	С вставкой «Стандарт»	8-10 сек.
ОХ 011731	С вставкой «Ал.0.015+»
Шлак	ОХ 011732	С вставкой «Шлак»

Зонды для определения содержания водородаявляются сложными одноразовыми устройствами.

Принцип действия устройства основан на определении равновесного с расплавом парциального давления водорода путем продувки через металл несущего газа (азота) с последующим его улавливанием пористым наконечником зонда.

Пневматический блок осуществляет непрерывную циркуляцию находящегося в системе несущего газа.

Контактируя с жидким металлом, несущий газ абсорбирует растворенный в нем водород. Попадая в пневматический блок, данный газ, с помощью детектора по теплопроводимости, циклически анализируется. В момент стабилизации парциального давления измерение заканчивается. Процессор фиксирует результаты.Временные затраты - не более одной минуты.

Комбинированные зонды- сложные изделия, в корпус которых вмонтирован ряд термоэлектрических датчиков и устройств для отбора проб. Данный вид одноразовых зондов применяется с целью совмещения нескольких операций в технологической цепочке выплавки металла, в частности для использования в конверторе.

Комбинированные зонды:

Наименование	Функции	Номенклатурный номер	Диапазон температур	Время замера
Комбинированные зонды	Температура и отбор пробы (Два в Одном)	TS 1 – Тип «В»	1550…1750ºС	До 6 сек.
Температура, окисленность и отбор пробы (Три в Одном)	TSO 1 – Тип «В»	До 10 сек.